輸電線路無人機巡檢路徑規(guī)劃應用研究

包東睿

摘要：近年來，社會進步迅速，我國的輸電線路工程建設的發(fā)展也有了進步。我國的輸電線路分布非常廣，大多處于自然環(huán)境惡劣的區(qū)域，惡劣的巡檢環(huán)境也不利于人員操作，所以在航空和信息技術快速發(fā)展下，無人機巡檢逐漸開始替代人工巡檢，并成為當前輸電線路巡檢工作的研究熱點。無人機能夠適應低空下的各種環(huán)境，并且體積小、重量輕、攜帶方便、操作簡單，可以支持多種巡檢模式，能夠?qū)旊娋€路進行全方位巡檢。無人機在巡檢中，可以按照既定的航線進行自主巡檢，或者人工操縱巡檢，通過搭載在無人機上的攝像頭和傳感器等硬件，實現(xiàn)實時傳輸線路圖像實況。地面控制站人員能夠同步觀察輸電線路狀態(tài)以及周邊環(huán)境變化情況，并根據(jù)無人機傳輸回的信息，能夠分析判斷輸電線路存在的安全隱患問題。隨著無人機巡檢應用，輸電線路巡檢需要的成本大幅度降低，同時巡檢導致的人員傷亡也降低到零，但巡檢效率大大提高。本文基于無人機巡檢工作，研究采用固定翼無人機對輸電線路的巡檢。

關鍵詞：輸電線路;無人機巡檢;路徑規(guī)劃應用研究

引言

隨著我國電網(wǎng)建設水平不斷提高，長距離、高海拔、大跨越等高建設難度的輸電線路也越來越多，這些輸電線路在提高廣大人民群眾用電質(zhì)量的同時也大幅度增加了運維巡檢人員的工作難度。為了有效地解決這一問題，緩解線路巡檢人員的工作壓力，無人機巡檢技術逐漸發(fā)揮了其應有的作用價值，這也是筆者將要重點闡述的主要內(nèi)容。

1系統(tǒng)組成

（1）無人機平臺。目前市場上比較常見的無人機設備有三種：第一種是無人直升機，與傳統(tǒng)形式的直升機結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別則為工作人員可對其進行遠程操控，與其他兩種無人機相比劣勢相對明顯，如體積偏大、操作難度系數(shù)高、造價成本高等。第二種是多旋翼無人機，由多個旋翼構(gòu)成，工作人員可通過改變旋翼速度來實現(xiàn)對其飛行姿態(tài)的控制，常應用于架空線路中的精細巡查作業(yè)中。第三種是固定翼無人機，通常將渦輪發(fā)動機或者螺旋槳作為源動力，續(xù)航時間相對較長，常應用于架空線路中大范圍、高航程的巡查作業(yè)中。（2）數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。無人機平臺的主要作用是為了搭載傳感器、POS、穩(wěn)定平臺、避障系統(tǒng)等機械設備。具體如下：第一，傳感器，如紅外成像、激光掃描、光學相機、之外成像等;第二，POS，可幫助工作人員對無人機設備的具體位置進行測定，同時可對多次巡檢作業(yè)所獲取的數(shù)據(jù)信息在同一空間坐標時間線上進行歷史對比;第三，穩(wěn)定平臺，主要用于將無人機設備處于正常飛行狀態(tài)時外界的擾動因素進行隔離，提高設備飛行穩(wěn)定性，從而保障最終的成像質(zhì)量;第四，避障系統(tǒng)，通過雷達傳感器對飛行路線中的障礙物位置進行準確的定位探測，以規(guī)避飛行過程中潛在的風險因素。（3）地面測控站。主要功能如下：第一，輔助工作人員對無人機的飛行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和操作控制;第二，控制傳感器對數(shù)據(jù)信息的獲取方式;第三，為無人機進行領航。（4）數(shù)據(jù)通信鏈。通常包括機載的信號接收和信號發(fā)射設備、地面測控站中的信號接收和信號發(fā)射設備、通信中繼設備等。主要作用為保障無人機設備與地面測控站之間的數(shù)據(jù)通信的可靠性。

2輸電線路無人機巡檢路徑規(guī)劃應用

2.1確定巡檢項目

對輸電線路進行巡檢主要依靠無人機進行。在巡檢過程中，首先要確定巡檢范圍及內(nèi)容，并對巡檢內(nèi)容進行細分，一般來說，巡檢主要是對線路的主體、通道還有其他附加設備進行檢查，也就是說，巡檢包含了對線路的精細巡檢、對點位的巡檢、對線路范圍的檢查三部分內(nèi)容。無人機巡檢主要依靠紅外成像儀和高清相機進行，紅外成像儀能對設備發(fā)熱作出及時的反應，從而辨別設備是否存在故障，而高清相機能清晰記錄輸電線路及其附屬設備的運作，能及時掌握異常情況。巡檢作業(yè)不僅包含了對線路通道內(nèi)的總體檢查（如施工情況，構(gòu)筑物情況，可能存在的地質(zhì)災害），還包含了對導線、基礎、桿塔等零件及標示牌、防雷及監(jiān)測裝置等外在裝置的巡檢。

2.2巡檢流程

（1）勘察作業(yè)區(qū)域。利用無人機進行巡檢前，首先要對巡檢線路的周邊環(huán)境進行調(diào)查，通過仔細勘察確定周邊環(huán)境是否符合無人機的操作要求。比如，首先要對地標物等相關數(shù)據(jù)進行記錄，查看其是否符合規(guī)范，其次要對無人機所需場所進行考量，看其面積及環(huán)境是否滿足降落需求，要保證無人機起落的場所面積大于4平方米，且周邊沒有電路干擾。（2）準備起飛?，F(xiàn)場環(huán)境勘察完后，要做好無人機起飛的準備工作。比如，要對當前的天氣情況進行判斷，確保周邊天氣狀況能滿足起飛條件，避免受到大風、大雨、大霧的影響;其次，應制定好詳細的飛行方案，要提前對無人機飛行的路線進行設計，避免飛行過程中偏離場所的情況;最后，要進行調(diào)試和試運行，確保無人機運行正常，避免故障發(fā)生。一切就緒后，設置好警戒線，安排起飛。（3）操作人員確認一切無誤后，便可對無人機進行起飛操作。無人機升空時間及飛行時間要準確記錄，以便后續(xù)用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析。無人機升空后，操作人員要在地面通過遙控器對無人機進行指揮，確保其進入前期規(guī)劃好的線路，待無人機正常進入線路后，再對無人機的飛行速度進行控制，飛行速度一般在7m/s左右。如若需要進行精細機升空，巡檢時就需要降低無人機的飛行速度，使高清相機能有足夠的時間記錄線路情況，飛行速度大概控制在3m/s即可。此時如果相機的角度無法捕捉到關鍵鏡頭，就需要通過調(diào)整云臺角度來完成。無人機升空后若不能進入設定的線路，操作人員必須終止此次飛行。

3結(jié)語

監(jiān)測和評估輸電線路的狀態(tài)是智能網(wǎng)絡的重要組成部分?；ヂ?lián)網(wǎng)對象技術的引入有助于提高輸電線路的監(jiān)控、診斷、操作和管理水平，促進智能電網(wǎng)的發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)技術及其特點，利用物聯(lián)網(wǎng)技術在交通網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)，分析了無人機巡檢自動監(jiān)控技術和技術動態(tài)，有助于輸電線路的穩(wěn)定性，使輸電線路的對象在互聯(lián)網(wǎng)上通過參考網(wǎng)絡進行跟蹤研究。

參考文獻

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國網(wǎng)四川省電力公司資陽供電公司，610500